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2018 Fiscal Year Annual Research Report

Elucidation of neocortical circuits underlying associative learning

Research Project

Project/Area Number 16H05927
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

山下 貴之  名古屋大学, 環境医学研究所, 准教授 (40466321)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Keywords大脳皮質 / 体性感覚野 / in vivo / マウス / 電気生理学 / 投射細胞
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、連合学習に関わる脳内シグナル経路の最初の分岐点に当たる大脳皮質一次感覚野から他の脳領域に送出されるシグナルの生理学的特質と連合学習における機能について、マウス一次体性感覚野バレル領域(S1)をモデルとして、細胞・シナプスレベルでの理解を目指すものある。
これまでに、私たちは覚醒行動中のマウスS1の第2・3層から同側の一次運動野洞毛領域(wM1)および二次体性感覚野(S2)へ投射する細胞群の生理学的性質を明らかにしてきた(Yamashita et al., 2013; Yamashita & Petersen, 2016)。本研究の一部として、S1第2・3層長距離投射細胞の解剖学的性質を調べるため、新たに15個の長距離投射細胞の完全3次元再構築を行ったところ、wM1やS2に投射する細胞の多くは、同側の皮質あるいは同側の背側線条体に複数の投射標的部位を持つことが分かった(Yamashita et al.,2018)。
一方、S1第5層から他の脳領域に投射する細胞群ついては、皮質5層細胞に特異的にチェネルロドプシン2を発現するバイジェニックマウスを用いて、逆行性の活動電位により皮質間投射細胞を同定して細胞外記録することに成功し、その生理学的性質を明らかにしつつある。また、上記実験の過程で、wM1の光刺激に伴い後シナプス性の活動電位が高頻度に誘発されるS1細胞を予期せず発見したことから、wM1から強い入力を受ける細胞とそうでない細胞との生理学的性質の相違を検討する研究や、wM1->wS1シナプスの修飾機構を検討する研究へと発展した。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (11 results)

All 2019 2018

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 5 results)

  • [Journal Article] Large Timescale Interrogation of Neuronal Function by Fiberless Optogenetics Using Lanthanide Micro-particles2019

    • Author(s)
      Miyazaki Toh*、Chowdhury Srikanta*、Yamashita Takayuki*、Matsubara Takanori、Yawo Hiromu、Yuasa Hideya、Yamanaka Akihiro(*筆頭著者)
    • Journal Title

      Cell Reports

      Volume: 26 Pages: 1033~1043

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.celrep.2019.01.001

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Diverse Long-Range Axonal Projections of Excitatory Layer 2/3 Neurons in Mouse Barrel Cortex2018

    • Author(s)
      Yamashita Takayuki、Vavladeli Angeliki、Pala Aurelie、Galan Katia、Crochet Sylvain、Petersen Sara S. A.、Petersen Carl C. H.
    • Journal Title

      Frontiers in Neuroanatomy

      Volume: 12 Pages: 33

    • DOI

      https://doi.org/10.3389/fnana.2018.00033

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 神経回路機能の遠隔操作法の現在と未来2019

    • Author(s)
      山下貴之
    • Organizer
      第2回 これからの神経回路研究の会
    • Invited
  • [Presentation] Remote control of neuronal function using X-ray2019

    • Author(s)
      Takanori Matsubara, Shin-ichiro Horigane, Shuhei Ueda, Sayaka Takemoto-Kimura, Noriaki Kawaguchi, Takayuki Yanagida, Akihiro Yamanaka, Takayuki Yamashita
    • Organizer
      9th FAOPS congress
  • [Presentation] 脳神経機能の計測・操作法の現在と未来2019

    • Author(s)
      山下貴之
    • Organizer
      秋田大学大学院生理学セミナー
    • Invited
  • [Presentation] Remote control of neuronal function using inorganic phosphor absorbing electromagnetic waves2018

    • Author(s)
      Takayuki Yamashita
    • Organizer
      CSH-Asia Conference: Latest Advances in Development & Function of Neuronal Circuits
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Remote control of neuronal function using X-ray-induced scintillation2018

    • Author(s)
      Takayuki Yamashita
    • Organizer
      Japan-UK Neuroscience Symposium 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ヒゲにまつわるエトセトラ: マウス洞毛の感覚と運動から探る脳機能2018

    • Author(s)
      山下貴之
    • Organizer
      大阪大学蛋白質研究所高次脳機能学セミナー
    • Invited
  • [Presentation] Remote control of deep brain function using scintillation2018

    • Author(s)
      Takayuki Yamashita
    • Organizer
      遺伝研研究会「哺乳類脳の機能的神経回路の構築メカニズム」
    • Invited
  • [Presentation] Projection-specific signaling in mouse sensorimotor cortex during active behaviors2018

    • Author(s)
      Takayuki Yamashita
    • Organizer
      第41回日本神経科学大会
    • Invited
  • [Presentation] X線を用いた新規光遺伝学の開発2018

    • Author(s)
      松原崇紀、堀金慎一郎、上田修平、竹本-木村さやか、河口範明、柳田健之、山中章弘、山下貴之
    • Organizer
      次世代脳:冬のシンポジウム2018

URL: 

Published: 2019-12-27  

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